Доповнена реальність як засіб реалізації дистанційного навчання в умовах карантину

The statement of basic materials. The research paper describes methods of performing the laboratory work on studying the electro-measuring devices in the remote mode by using the mobile application Electricity Ar.

Conclusions. The research theoretically substantiates the efficiency of applying augmented reality as a distance learning tool under quarantine conditions. The visualization tool for laboratory equipment (the mobile application Electricity AR) is singled out. There are developed elements of methods of applying the mobile application Electricity AR to performing laboratory works.

Keywords: augmented reality, distance learning, quarantine, mobile application Electricity AR.

Вступ

Актуальність теми. У наш час, коли дистанційне навчання з ситуативного методу перетворюється на форму навчання, а аудиторні заняття переносяться у “домашнє середовище”, головним завданням освітян є добір способів, методів та засобів, що наблизять такі заняття до аналогічних в умовах аудиторій та лабораторій. Сучасні технології мають ряд можливостей до візуалізації та віртуалізації реальних об'єктів, які використовуються для дослідницької та експериментальної діяльності. Провідною технологією у цій галузі є доповнена реальність, що наближає дистанційний освітній процес до традиційного, надаючи можливості проведення лабораторних та практичних робіт у будь-якому місці та у будь який час. Актуальність таких перетворень зазначена у листі МОН України № 1/9-154 від 11.03.2020, згідно з яким карантинні заходи передбачають заборону відвідування закладів освіти здобувачами, тому освітянам рекомендовано розробити заходи щодо забезпечення проведення навчальних занять за допомогою дистанційних технологій [5].

Постановка проблеми. В умовах дистанційного навчання викладення теоретичного матеріалу достатньо якісно реалізується простими засобами аудіо- або відео-трансляцій, розміщенням текстових матеріалів або презентацій. Суттєва проблема постає у процесі організації практичних та лабораторних занять не гуманітарних дисциплін, де формування компетентностей відбувається у процесі використання лабораторного обладнання та взаємодії з технічними об'єктами.

Тому основним завданням нашого дослідження є заміна реального лабораторного обладнання віртуальним (реалізованим засобами доповненої реальності), що є єдино можливим в умовах дистанційного навчання та карантину.

Аналіз останніх досліджень і публікацій

Закони України “Про освіту” та “Про вищу освіту” трактують дистанційну форму здобуття освіти як індивідуалізований процес здобуття освіти, що відбувається в основному за опосередкованої взаємодії віддалених один від одного учасників освітнього процесу в спеціалізованому середовищі, що функціонує на основі сучасних психолого-педагогічних та інформаційно-комунікаційних технологій [1; 2].

Комбінація зазначених технологій дозволяє, за В. М. Кухаренко [4, с. 29], виділити фактори успішного дистанційного навчання (рис. 1).

Ефективним засобом реалізації дистанційного навчання є доповнена реальність. Автори [9] використовують доповнену реальність як засіб організації групової та самостійної роботи студентів під час вивчення курсу електричних машин. Це дає можливість організації інтерактивного навчання, а також спільного з іншими студентами виконання лабораторних робіт без допомоги викладача. Засоби доповненої реальності, представлені у статті, створюють зв'язок між теоретичним матеріалом і лабораторними роботами. Для студентів використання таких засобів є мотивуючими та комфортним; такі засоби є доступними та простими у процесі проектування установок і машин.

Рис. 1. Фактори успішного дистанційного навчання за В. М. Кухаренком

У статті [10] Д. Н. Пхон (D. N. Phon), М. Б. Алі (M. B. Ali) та Н. Д. Халім (N. D. Halim) розглядають доповнену реальність як нову технологію зі значним потенціалом для реалізації інноваційних методів навчання. Використання доповненої реальності покращує результати освіти, проте головним фактором є розуміння процесу проектування доповненої реальності для підтримки навчальної діяльності. Дослідники вважають, що доповнена реальність надає нові можливості для розробки навчального середовища, що дозволяє студентам взаємодіяти один з одним та зі змістом освіти одночасно. Це призводить до більш глибокого розуміння навчальної інформації та посилення мотивації.

У дослідженні [8] розроблена методика навчання майбутніх інженерів із застосуванням технології доповненої реальності задля інтерактивного представлення освітніх матеріалів з технічних дисциплін у теоретичному та лабораторному навчанні. Автори показують можливість впровадження доповненої реальності в лабораторний експеримент з метою зниження витрат.

У статті [12] нами розроблено теоретико-методологічні засади застосування доповненої реальності для підготовки студентів з особливими освітніми потребами; методика використання доповненої реальності у процесі підготовки майбутніх інженерів описана у дослідженні [13].

Постановка завдання. Теоретично обґрунтувати та розробити методику використання технології доповненої реальності як засобу дистанційного навчання в умовах карантину.

Виклад основного матеріалу

У технічних університетах розвиток компетентностей здебільшого відбувається під час лабораторних занять. Найбільш характерним для таких занять є залучення до діяльності студентів спеціальних засобів та приладів, що потребують від студента засвоєння деякої множини спеціальних знань, умінь та навичок [11]. Лабораторні заняття, де студенти самостійно виконують експерименти, значно більше сприяють розвитку компетентностей, ніж інші форми організації занять. В умовах дистанційного навчання за відсутності реального лабораторного обладнання його можна замінити віртуальним, що реалізується засобами доповненої реальності. Доповнену реальність можна визначити як систему, що поєднує віртуальні об'єкти та реальність, взаємодіє в реальному часі та працює в 3D. Доповнена реальність не створює повністю віртуальне середовище, а поєднує віртуальні елементи з реальним світом: до реального оточення користувача додаються віртуальні об'єкти, що змінюються унаслідок його дій [6]. Отже, доповнена реальність як засіб реалізації дистанційного навчання в умовах карантину заохочує студентів до дослідницької діяльності та мотивує їх до експериментування.

Досвід [3] показує, що візуалізація інформації засобами ІКТ значно покращує її сприйняття. Тому для мотивації навчальної діяльності та забезпечення ефективності проведення лабораторних занять ми використовуємо технологію доповненої реальності.

За планом підготовки майбутнього інженера-педагога студенти напряму підготовки 015.10 “Професійна освіта.

Комп'ютерні технології” у другому семестрі вивчають дисципліну “Фізика”: загальна кількість годин за семестр - 105; кількість кредитів ECTS - 3,5; лекційних - 18 год.; практичних - 18 год.; лабораторних занять - 18 год.; самостійна робота - 51 год.

Організація освітнього процесу з фізики в умовах карантину потребує відповідного навчально-методичного забезпечення. Проте на сьогодні відсутні підручники або методичні посібники, які регламентують або повністю відображають процес проведення лабораторних робіт під час дистанційного навчання.

Зміст лабораторних занять курсу фізики був адаптований до умов дистанційного навчання під час карантину. Автори розробили віртуальний супровід до лабораторних робіт з використанням технології доповненої реальності. Тематика лабораторних робіт наведена у таблиці 1.

Таблиця 1